6. Otras tecnologías
6.1. Red de cable:
En ADSL no todo son ventajas, en un par de cobre, la atenuación por unidad de longitud aumenta a medida que se incrementa la frecuencia de las señales transmitidas. Y cuanto mayor es la longitud del bucle, tanto mayor es la atenuación total que sufren las señales transmitidas. Ambas cosas explican que el caudal máximo que se puede conseguir mediante los módems ADSL varíe en función de la longitud del bucle de abonado.
Por otra parte, Telefónica necesitaría cambiar gran parte de sus actuales bucles (alguno con distancias de más de 2,9 km de largo) y muchos de ellos deficientemente instalados en su despliegue histórico de planta. Además existen problemas con el bucle debido a la antigüedad del cable, corrosión, cables en mal estado, crosstalk (interferencia entre cables empaquetados conjuntamente, problema que aumenta con la frecuencia). Parece que la evolución del servicio con una demanda progresivamente mayor con el tiempo requerirá una renovación de la planta existente.
Entonces, frente a un servicio en ADSL cuyo potencial se basa en la reutilización del par de cobre tradicional y donde una de las características básicas (velocidad de acceso) se ve limitada por la longitud del bucle se encuentra el servicio ofrecido por los Operadores de Cable.
Las redes de cable en España son redes enfocadas desde su inicio, no sólo a la televisión, sino también a las telecomunicaciones y al mundo de Internet, y a dar soporte a la nueva generación de servicios interactivos que tendremos la posibilidad de conocer en poco
tiempo.
a) Características de las Redes de Cable:
Algunas de las características que hacen competitivas a las Redes de Cable como redes de transmisión de datos de banda ancha son: Velocidad y ancho de banda: Las redes de cable proporcionan mayor ancho de banda disponible en el hogar del abonado que otras soluciones basadas en la red telefónica. Conexión Permanente: Los usuarios permanecen conectados 24 horas, con acceso constante a la red, lo que permite la eliminación del establecimiento previo de la llamada puesto que los dispositivos estarán siempre recibiendo información sin coste.
Podemos disponer en tiempo real de correo multimedia o un servicio de videoconferencia sin necesidad de procesos complejos de señalización.
Medio Compartido: La utilización de un medio compartido como es la red de cable en el que los usuarios no tienen un ancho de banda fijo en recepción permite reducir los costes de mantenimiento y operación frente a tecnologías como la RDSI o la RTB en las que por cada usuario conectado simultáneamente al sistema debe existir una “línea física” entre el usuario y la central local. Esto no sólo supone el desperdicio en costes por mantener la línea ocupada, cuando no existe transmisión de datos, sino también por el gran número de dispositivos y complejidad del equipamiento de la central cuando el número de usuarios es elevado.
Además, en las redes de telefonía, existe la posibilidad de no disponer de capacidad de transmisión si todas las líneas están ocupadas, a diferencia del medio compartido, en el que el acceso está garantizado, aunque el ancho de banda disponible sea bajo. En coste de mantenimiento, el sistema a través de redes de cable puede ser del orden de la décima parte que el mismo sistema (con igual número de usuarios) utilizando la RDSI.
Otra ventaja del medio compartido es el enorme aprovechamiento del ancho de banda que se consigue mediante la utilización de técnicas de broadcast y multicast, en el que todos los usuarios (broadcast) o un grupo definido de ellos (multicast) pueden acceder a la misma información que se está transmitiendo, lo que posibilita enormes ahorros y optimización del ancho de banda disponible. Contenidos exclusivos: Dada la mayor capacidad multimedia de la red de cable, se puede disponer de contenidos diferentes a los accedidos habitualmente mediante Internet, ya que éstos podrán ser más ricos en contenidos y tecnologías multimedia sin temer los cuellos de botella que supone Internet para este tipo de tecnologías.
b) Esquema de conexión:
La red de cable la podemos estructurar en varias partes: Cabecera de red de cable: Es el órgano central desde donde se gobierna todo el sistema. Suele disponer de una serie de antenas que reciben los canales de televisión y radio de diferentes sistemas de distribución (satélite, microondas,...), así como de enlaces con otras cabeceras o estudios de televisión y con redes de otro tipo (ej. Internet) que aporten información susceptible de ser distribuida a los abonados a través del sistema de cable.
En la cabecera se encontraría el CMTS (Cable Modem Terminal Server), es decir, el equipo encargado de comunicarse con los dispositivos terminales de transmisión de datos (módem de cable, set-top box) instalados en la red.
Las funciones principales de la cabecera de datos son: Gestión del sistema y control de la capa MAC: Gestiona el acceso y la transmisión de los equipos terminales de usuario a la red, bien asignándoles una frecuencia de transmisión o un instante de tiempo para transmitir, etc.
También asigna direcciones a cada dispositivo para identificarlos en la red, ya sea a nivel MAC (nivel 2 del modelo OSI) o a nivel IP (nivel 3).
El control de gestión y provisión del servicio (asignación de ancho de banda, estadísticas y contabilizaciones) se realiza en este módulo. Router/Switch, unidad de conmutación: Todas las comunicaciones de un dispositivo terminal se realizan con la cabecera. La comunicación entre dispositivos o entre éstos y las diferentes redes y servidores se realizará mediante la conmutación de datos. Es aquí donde se realiza la interconexión con otras redes como Internet o proveedores de contenido local.
Modulador: Convierte las señales de datos enviadas a los dispositivos terminales de usuario en un canal de radiofrecuencia apto para ser introducido en la red de distribución. La señal “modulada” será recibida por todos los dispositivos, ya que el canal de envío de información es compartido para todos los terminales de usuario. La modulación utilizada generalmente será 64 QAM, con una capacidad del orden de 27 Mbps, y un ancho de banda de 8 MHz en UHF. Los canales de envío, sentido cabecera – abonado (downstream) suelen estar en la gama de frecuencias de 50 MHz a 750 u 860 MHz. Cada uno de los dispositivos de acceso descodifica continuamente la señal recibida en el canal de datos mediante su módulo MAC, pero sólo interpretará los datos si van dirigidos a él (unicast), al grupo de usuarios al que pertenece (multicast) o a todos (broadcast).
Demodulador: Las señales de retorno provenientes de la red de distribución se suman, ya que provienen de diferentes nodos mediante fibras separadas y se combinan en la cabecera antes de pasarlas al demodulador. Los canales de retorno, sentido abonado – cabecera (upstream) suelen estar en la gama de frecuencias de 5 MHz a 50 MHz. Los terminales de usuario utilizan en transmisión diferentes esquemas de modulación, QPSK o 16 QAM, pudiendo utilizar uno u otro, incluso el mismo terminal según las condiciones de ruido de la red.
Las señales de RF de televisión y de datos se combinan y se envían al emisor óptico que realizará la conversión electro-óptica y distribuirá la señal óptica por medio de la red troncal.
Planta de cable:
En este concepto agrupamos todo el despliegue de la red de cable desde la cabecera hasta el abonado final y lo podríamos dividir en: Red Troncal (F.O) Red de Distribución (Coaxial)
En la siguiente figura podemos ver cómo quedaría el esquema: La red troncal: Es la encargada de repartir la señal generada por la cabecera a todas las zonas de distribución que abarca la red de cable mediante F.O. (fibra óptica). El primer paso en la evolución de las redes clásicas todo-coaxial de CATV hacia las redes de telecomunicaciones por cable HFC consistió en sustituir las largas cascadas de amplificadores y el cable coaxial de la red troncal por enlaces punto a punto de fibra óptica. Posteriormente, la penetración de la fibra en la red de cable ha ido en aumento, y la red troncal se ha convertido, por ejemplo, en una estructura con anillos redundantes que unen los nodos ópticos entre sí
. En estos Nodos Ópticos (N.O.) es donde las señales descendentes (de la cabecera al usuario) pasan de óptico a eléctrico para continuar su camino hacia el hogar del abonado a través de la red de distribución de cable coaxial. También se encargan de recibir las señales del canal de retorno o ascendentes (del abonado a la cabecera) para convertirlas en señales ópticas y transmitirlas a la cabecera a través de una o varias fibras independientes.
La red de distribución: La red de distribución está compuesta por una estructura de tipo bus de coaxial que lleva las señales descendentes hasta la última derivación antes del hogar del abonado. Se estima que debe haber un nodo óptico por cada grupo de entre 500 y 2.000 viviendas. Si sacamos del nodo óptico varias ramas de coaxial, podemos tener un buen canal de retorno con no más de 100 ó 200 abonados por rama ni más de 2 amplificadores en cascada. Estas condiciones, en principio, aseguran un nivel de ruido y distorsión aceptables. Dichas ramas salientes del N.O. podrían acabar en unos nodos remotos para permitir la evolución hacia nodos ópticos de menor tamaño.
La señal de retorno, se distribuye por el mismo cable coaxial, variando la frecuencia de trabajo. En el nodo óptico, realizaremos la conversión electro-óptica, enviando la señal de vuelta a la cabecera mediante la red troncal. La tendencia en la evolución de las redes de cable es acercar lo más posible la fibra a casa del abonado.
Evidentemente cuanto menor sea el número de usuarios por nodo, mayor ancho de banda tendremos disponible de forma individual para cada usuario y menor número de dispositivos electrónicos entre abonado y cabecera por lo que aumentará la calidad. Acometida: La cometida a los hogares de los abonados es la instalación interna del
edificio, el último tramo antes de la base de conexión.
Red de Abonado: Llamamos red de abonado al conjunto de elementos que se utilizan en el hogar del abonado para distribuir las señales en el interior. La instalación está realizada en cable coaxial, y generalmente suele ser propiedad del propio abonado. Es aquí donde se generan mayores problemas en la transmisión de las señales de retorno, ya que normalmente el operador no tiene control sobre las modificaciones que pueda efectuar el usuario (conexión de nuevos televisores o dispositivos de amplificación, ampliación de la red a otras partes de la casa, etc.).
Debido a que los abonados al cable comparten el ancho de banda disponible durante sus sesiones, hay preocupación de que los usuarios vean mermadas las prestaciones de la red a medida que aumente el número de abonados.
Al contrario que en las redes telefónicas conmutadas, donde un abonado tiene una conexión edicada, los abonados de una red de cable no ocupan una cantidad fija de ancho de banda durante su sesión. En su lugar, comparten la red con los demás abonados conectados y usan los recursos de la red sólo cuando de verdad envían o reciben datos.
Si comienza a producirse congestión debido al alto uso, los operadores de cable tienen la exibilidad de asignar más ancho de banda a los servicios de datos, simplemente, asignando un canal adicional. Otra opción para añadir ancho de banda es subdividir la red física de cable para acercar más la fibra óptica al abonado. Esto reduce el número de hogares servidos por cada segmento de red, y por consiguiente, incrementa la cantidad de ancho de banda disponible para los usuarios finales.
Las Aulas y hogares abonados a un servicio de cable tendrán en la pared una roseta similar a la que actualmente disponen proveniente de la antena comunitaria de TV situada en el tejado, y que es donde habitualmente se conecta el televisor donde llegarán las señales distribuidas por la red de cable.
Estas señales deben ser interpretadas por algún tipo de dispositivo, la unidad de
acceso, y presentadas al usuario en un terminal.
e) Aplicaciones del cable:
En este apartado vamos a ver algunas aplicaciones de las redes de cable de datos como por ejemplo: Internet a alta velocidad: Con las redes de cable se puede acceder rápidamente a los contenidos de los servidores de información donde se encuentran los contenidos educativos, en nuestro caso. Pero, lamentablemente la velocidad del módem de cable es solo uno de los factores que influyen en la velocidad real de transferencia de datos. Entre el usuario ante el PC en el Aula o en su casa y la información a la que desea acceder hay una cadena de eslabones que sobrepasar:
1. La velocidad a la que el ordenador del usuario es capaz de manejar la
información proveniente de Internet.
2. Velocidad de la interfaz del ordenador hacia el módem de cable.- habitualmente
es el estándar 10BaseT Ethernet, con lo que limitamos el flujo a 10 Mbps.
3. Velocidad del módem de cable.- dependerá del modelo y del servicio que
tengamos contratado con el operador.
4. Congestión en la planta de cable.- el medio es compartido y deberá repartirse
entre todos los usuarios conectados a la misma subred.
5. Capacidad de la conexión desde la cabecera a Internet.- contratada por el
operador, es compartida por todos los abonados al cable.
6. Congestión dentro de la propia Internet.- impredecible en determinadas
circunstancias o al acceder a los puntos más concurridos.
A pesar de todo esto, el usuario disfruta de un acceso de banda ancha. Pero los navegadores habituales pueden observar que a pesar de disponer de velocidades de acceso tan grandes, frecuentemente los datos fluyen de la red a velocidades muy inferiores. Esto es debido a que Internet es realmente una ‘red de redes’, es el resultado de conectar miles de redes dispersas por todo el mundo. Videoconferencia: Se trata de un servicio en el que intervienen dos o más personas situadas en lugares geográficos diferentes, conectados por medio de un proveedor de servicios multipunto.
Uno de los usuarios anuncia, establece y controla la videoconferencia durante la cual se pueden intercambiar diferentes tipos de información: datos, fax, ficheros, etc. La videoconferencia ofrece intercambio bidireccional y en tiempo real de audio, vídeo y datos entre múltiples usuarios.
El usuario final tiene las posibilidades de:
• Ajustar los parámetros de audio y vídeo para la videoconferencia, tanto
previamente, como durante la misma.
• Interactuar con el resto de integrantes en cualquier momento de la
videoconferencia.
• Seleccionar el ancho de banda requerido para la calidad de transmisión.
Aunque existen aplicaciones de baja calidad que funcionan a 28 kbps en Internet, la red de cable puede ofrecer un servicio de mayor calidad empleando capacidades de entre 100 kbps y 1 Mbps. Los retardos son un problema para la interactividad.
Los usuarios dan mucha importancia a la privacidad de sus comunicaciones. Vídeo Bajo Demanda: Consiste en un servicio de red que ofrece las funcionalidades que tiene un reproductor de vídeo, sin tener una copia del material a visionar.
El usuario tiene la posibilidad de: seleccionar, cancelar, play, stop, pause, avance, retroceso, mostrar contadores, etc. Entre otras funciones se incluyen la navegación interactiva y la posibilidad de ver por adelantado fragmentos del material audiovisual a descargar. Son funciones propias del usuario final:
• Selección y orden del contenido.
• Visionado interactivo del contenido.
• Reservas de contenidos en caso de disponibilidad limitada.
• Ajuste de volumen, color, contraste.
• Acceso a datos relacionados con el servicio, facturación, acciones de
subscripción, pago por visión,...
El ancho de banda requerido puede ser de 3 Mbps de capacidad del canal descendente (comprimido) y una pequeña capacidad del canal de retorno que permita la interactividad (del orden de 1 kbps).
Se requiere un servidor especial de vídeo en la cabecera para simular las funciones de un aparato de vídeo casero convencional. Esta aplicación está pensada más bien para el televisor a través del set-top box. Si el servicio de vídeo bajo demanda tiene bastante difusión, se puede pensar en introducir masivamente para alumnos y profesores clases grabadas, y documentos en formato vídeo.
Tarifas y prestaciones con Redes de Cable:
La velocidad anunciada en la publicidad, es equivalente a la anunciada por las compañías elefónicas con ADSL. La forma de tarificación es mediante tarifa plana pero algunas compañías establecen un límite máximo de descarga. Según la tarifa que se contrate se tendrá derecho a una mayor o menor cantidad de Mb de información. Y si se supera el límite,
se pagan los Mb descargados en exceso aparte.
El servicio de las redes de cable comprende Internet, teléfono y televisión por lo que existen ofertas en forma de paquetes para que los usuarios se abonen a varios de estos servicios simultáneamente. Debido a que las redes de cable ofrecen servicio telefónico, también pueden ofrecer el servicio de Internet a través de la línea de teléfono, esto es, usando el módem de siempre, y además algunas compañías, con tarifa plana de 24 horas.
6.2. Sistemas de acceso vía radio terrestre
Entendemos por Sistemas de Acceso vía Radio, aquellos sistemas que utilizan el espectro radioeléctrico en el aire, en lugar del par de cobre, cable coaxial o fibra óptica para llevar la red de telecomunicaciones a casa del cliente. Se les conoce también con el nombre de ‘bucle local inalámbrico’ (WLL) o ‘sistemas de acceso inalámbrico punto – multipunto’. Veamos el sistema LMDS: El sistema LMDS (Local Multipoint Distribution Service) es un sistema de comunicación de punto a multipunto que utiliza ondas radioeléctricas a altas frecuencias. En
España las frecuencias utilizadas para este sistema son, la banda de 3,5 GHz y la de 26 GHz.
Debido al ancho de banda disponible, el LMDS puede ser el soporte de una gran variedad de servicios como, por ejemplo, televisión multicanal (difusión, pago por visión, vídeo bajo demanda), telefonía, datos, servicios interactivos multimedia (teleducación, acceso a Internet en banda ancha, ...)
El territorio a cubrir se divide en células de varios kilómetros de radio, del orden de 15 km en la banda de 3,5 GHz, y del orden de 4 km en la banda de 26 GHz. Por otro lado, la frecuencia de 3,5 GHz ofrece hasta 2 Mbps de ancho de banda y la de 26 GHz puede superar los 8 Mbps según las necesidades de los clientes. Dentro de cada célula, el parámetro más crítico es la densidad de abonados, las
velocidades de datos promedios y las estadísticas de tráfico para cada categoría de
abonado. En zonas de alta densidad de abonados se subdivide la célula en varios sectores,
cada uno de los cuales puede verse desde el punto de vista del sistema como una célula
independiente.
El radio de la célula viene determinado fundamentalmente por el criterio de diseño adoptado para la disponibilidad del enlace, que se mueve entre 99,992 % y 99,999 %. El factor más importante a este respecto es la lluvia, aunque también influye el multi-camino. El abonado al sistema puede recibir la señal mediante una de las siguientes vías: • desde el emisor principal de la célula, si existe visibilidad directa entre emisor y
receptor;
• desde un repetidor, en zonas de sombra;
• mediante un rayo reflejado en alguna superficie plana (paredes de edificios,
reflectores/repetidores pasivos, etc.)
La antena receptora puede ser de dimensiones muy reducidas con capacidad de emisión en banda ancha (señal de TV o datos a alta velocidad) o en banda estrecha (telefonía o datos a baja velocidad).
El sistema LMDS permite ofrecer, con gran fiabilidad y calidad de señal, prácticamente los mismos servicios que las redes de fibra óptica y cable coaxial. Y sus principales ventajas frente al cable son:
Se puede ofrecer el servicio mucho antes en toda el área de cobertura, ya que el despliegue de esta tecnología es rápido y fácil. Se puede ofrecer el servicio de forma económicamente viable, si no al 100 % de la población, sí a grandes franjas de población dispersa a las que en ningún caso se puede dar servicio con cable de forma rentable (es decir, o bien, no les llegarían nunca las ‘autopistas de la información’, o el sobrecoste necesario lo pagarían los poderes públicos o entre todos los abonados).
El operador con LMDS tiene menores costes de mantenimiento y reparaciones en planta
exterior, al no haber prácticamente red que mantener (solo unos pocos repetidores por
célula).
En el cuadro siguiente podemos ver un resumen de características técnicas:
a) Esquema de conexión:
A continuación podemos observar cómo sería el esquema de conexión con acceso
vía radio.
Se trata de un esquema análogo al de la red de Cable, en el que podríamos distinguir los siguientes elementos: El PSI - será ahora la Cabecera de Servicios con funciones como proporcionar acceso a todas las redes a las que se van a conectar los usuarios (ej. Internet), captación y generación de la información que se va a distribuir..., y Centro de Gestión de Red con funciones como monitorización del sistema, gestión de red, provisión y tarificación de servicios, asegurar la calidad de servicio,...
La Red de Acceso - se trata de una Red troncal que une la Cabecera con cada Estación Base y puede ser de fibra óptica como en el caso de la red de Cable, o bien, radioenlaces dedicados punto a punto.
La Estación Base – que es donde se realiza la conversión de la infraestructura de red troncal a infraestructura de acceso inalámbrico. Recibe la información de la Cabecera de Servicios y la retransmite al Centro Educativo después de amplificarla y trasladarla a la banda de frecuencias asignada, y por otro lado, recibe las señales procedentes de las Estaciones de Usuario y las retransmite a la Cabecera de Servicios.
Las Estaciones de Usuario – constan de transceptores CPE (Customer Premise
Equipment) los cuales captan la señal y mediante un divisor la distribuyen entre los
equipos correspondientes: gateways, set-top box, módem,... Y también transmite la
señal de retorno a la Estación Base.
Algunos de los servicios que nos pueden ofrecer las redes de acceso vía radio para
un sistema de Teleducación son:
• Internet de Banda Ancha
• Videoconferencia
• Vídeo Bajo Demanda.
